Unidad 8 contenidos

Contenidos
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Funciones
vitales III:
reproducción
Índice
1 Tipos de reproducción
2 La reproducción en los animales
3 La reproducción en las plantas
4 Ciclos vitales en animales y plantas
1. Tipos de reproducción
La función de reproducción es aquella que permite la supervivencia de la especie, ya que los organismos progenitores producen nuevos individuos que reemplazan a aquellos que mueren.
Las características de cada ser vivo vienen determinadas por su material genético
(ADN).
Mediante la función de reproducción los seres vivos son capaces de crear nuevos
organismos y transmitir sus características a esta descendencia. Gracias a la reproducción los seres vivos evitan la extinción de su especie y consiguen evolucionar
para originar especies nuevas.
Los sistemas de reproducción varían mucho según los distintos tipos de seres vivos.
Básicamente se pueden distinguir dos tipos de reproducción:
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>>Reproducción asexual: es aquella en la que los descendientes poseen características
idénticas a su progenitor, el cual origina esta descendencia sin que haya aportación
de material genético procedente de otro individuo. Es frecuente en muchos seres
unicelulares, aunque también se puede dar en seres pluricelulares.
>>Reproducción sexual: en ella se originan descendientes semejantes a los proge-
nitores, aunque no idénticos, ya que se produce una combinación de material
genético mediante la unión de las células reproductoras (gametos). La unión de
los gametos masculino y femenino da lugar a una nueva célula (cigoto), a partir de
la cual se desarrollará el nuevo individuo. Normalmente, los gametos masculinos y
femeninos pertenecen a individuos de distinto sexo.
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Características de la reproducción
Asexual
Sexual
Se requiere un único individuo.
Se necesitan dos individuos de distinto sexo.
Generalmente, suele dar lugar a numerosos
descendientes.
El número de descendientes es menor que en
la reproducción asexual.
Los descendientes son idénticos al progenitor y
no tienen mucha variabilidad genética, por lo
que no se adaptan fácilmente a los cambios del
medio ambiente.
Los descendientes son semejantes, ya que
poseen características de los dos progenitores.
Los individuos consiguen así mucha
variabilidad genética y se adaptan mejor ante
los posibles cambios del entorno.
El proceso de reproducción es sencillo y
rápido, con menor gasto de energía.
Se trata de un proceso más lento y complejo
que se produce con mayor gasto energético
que la reproducción asexual.
Las especies no sufren grandes cambios a lo
largo del tiempo.
Los individuos van cambiando a lo largo de las
distintas generaciones y pueden dar lugar a
nuevas especies con el paso del tiempo.
2. La reproducción en los animales
2.1. Reproducción asexual en animales
La reproducción asexual, también llamada vegetativa, presenta tanto ventajas como
inconvenientes. Entre las ventajas cabe citar que es relativamente sencilla y no hace falta
otro individuo con el que aparearse. De este modo, en el caso de que las condiciones
sean desfavorables, se puede obtener una gran cantidad de descendientes rápidamente.
Sin embargo, como inconvenientes encontramos que todos los descendientes son iguales, pues proceden de células de un mismo individuo. Por lo tanto, si la especie es muy
sensible a un determinado cambio ambiental, al ser todos los individuos iguales, ese
cambio puede producir la muerte de toda la población.
La reproducción asexual es utilizada por todos los organismos unicelulares, sin embargo, solo algunos animales se pueden reproducir de esta forma. Según la unidad vegetativa utilizada por cada organismo, existen diferentes tipos de reproducción asexual:
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En el caso de la reproducción asexual en animales, una o varias células hijas, producidas por un único progenitor, se separan de él y forman un individuo completo. Las células que participan en la reproducción asexual se denominan unidades
vegetativas.
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>>Fragmentación: este mecanismo permite al animal romperse en varios fragmentos.
Cada uno de estos fragmentos tiene la capacidad de desarrollarse y volver a formar
un animal completo por regeneración. La ruptura puede ser natural o accidental.
Se produce en planarias, esponjas, estrellas de mar o lombrices de tierra.
>>Gemación: consiste en la generación de un grupo de células en la superficie de los
animales que se reproducen por este mecanismo. El descendiente puede separarse
del progenitor y originar un nuevo individuo independiente. En otros casos, los descendientes permanecen unidos al organismo original formando una agrupación de
individuos idénticos llamada colonia. Se produce en esponjas y corales.
2.2. Reproducción sexual en animales
La reproducción sexual en animales requiere en la mayoría de los casos de dos
progenitores, el macho y la hembra, provistos cada uno de un aparato reproductor
específico que se diferencia tanto en sus órganos como en su funcionamiento, así
como en el tipo de gametos que produce.
Gameto
Testículo
Espermatozoide
Gameto
Óvulo
Ovario
Fecundación
Cigoto
Desarrollo embrionario
La reproducción sexual en animales tiene varias fases comunes.
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Dentro de los organismos con reproducción sexual se pueden distinguir varias fases
comunes:
>>Producción de gametos: es la fase inicial del proceso reproductivo y en ella se pro-
ducen las células necesarias para llevar a cabo la reproducción.
>>Formación del cigoto: cuando los dos gametos procedentes de los progenitores en-
tran en contacto se unen en un proceso conocido como fecundación. Este proceso
desencadena la formación de una única célula original conocida como cigoto o
célula huevo, con ADN de ambos gametos.
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>>Desarrollo embrionario: incluye el periodo de desarrollo embrionario durante el
cual se produce la formación del organismo completo a partir del cigoto.
>>Desarrollo posembrionario: es la fase de cambios corporales que sufren los organis-
mos después de su nacimiento y hasta que alcanzan la forma y el tamaño necesarios
para su madurez sexual y poder fabricar sus propios gametos. Al final de esta etapa
el organismo se considera adulto.
Producción de gametos
En la mayoría de animales cada individuo tiene un solo tipo de aparato reproductor,
es decir, son especies con sexos separados. Es muy frecuente que la hembra y el macho sean también diferentes en su aspecto físico, lo que se conoce como dimorfismo
sexual.
En ambos sexos, el aparato reproductor de los animales consta de gónadas, los órganos encargados de la fabricación de las células reproductoras llamadas gametos.
Los gametos masculinos, llamados espermatozoides, son fabricados en las gónadas masculinas o testículos. Por su parte, los gametos femeninos son fabricados en
los ovarios y reciben el nombre de óvulos.
Los gametos salen al exterior gracias a las vías reproductoras, aunque también pueden ser almacenados en el interior del organismo hasta el momento adecuado para la
reproducción. Para su supervivencia durante el almacenamiento, los gametos requieren a menudo de otras sustancias producidas por las glándulas accesorias.
Tipos de fecundación
Se llama fecundación a la unión de un óvulo y un espermatozoide para formar el
cigoto. Para que se produzca este proceso es necesaria la presencia de un medio
acuoso.
Dependiendo de las características de este medio acuoso, la fecundación puede ser
de dos tipos:
>>Externa: es propia de animales acuáticos como los peces y anfibios, aunque tam-
bién puede darse en algunos insectos. Tiene lugar fuera del organismo. Las hembras
liberan sus óvulos al medio acuoso y allí los espermatozoides liberados por los machos los fecundan. Estos seres necesitan producir enormes cantidades de gametos
para asegurar una correcta reproducción.
míferos), aunque algunos peces y mamíferos acuáticos también la llevan a cabo.
La fecundación tiene lugar en el interior del aparato reproductor de la hembra, el
cual produce y mantiene un medio acuoso adecuado para que se dé el encuentro
de ambos tipos de gametos. Los espermatozoides son introducidos en el interior del
aparato reproductor femenino mediante la cópula, por lo que los organismos con
este tipo de reproducción han desarrollado órganos copuladores en los machos.
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>>Interna: se produce fundamentalmente en animales terrestres (reptiles, aves y ma-
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Fecundación interna en animales terrestres
Fecundación
Cigoto
Trompa
de falopio
Mórula
Nidación
Útero
Óvulo
Cigoto: se desplaza movido por cilios
a través de las trompas de Falopio.
Espermatozoides
La fecundación interna ocurre en el interior del aparato reproductor femenino de los animales terrestres.
Desarrollo embrionario
El desarrollo embrionario es el conjunto de procesos que sufre el cigoto hasta el
nacimiento del nuevo individuo.
Según el lugar donde se produzca el desarrollo del embrión se pueden distinguir
tres tipos de reproducción en los animales:
>>Ovípara: el desarrollo embrionario ocurre fuera del cuerpo de la hembra, concre-
tamente dentro de huevos externos. El embrión se alimenta de las sustancias de
reserva contenida en los huevos (vitelo) hasta el momento de su eclosión. Esta
reproducción es propia de los peces y anfibios (fecundación externa), y reptiles y
aves (fecundación interna).
>>Ovovivípara: el desarrollo embrionario tiene lugar en huevos internos que la hem-
bra retiene en su cuerpo hasta que el embrión está próximo a su eclosión. El embrión es independiente de la madre y solo se alimenta de las sustancias de reserva
que contiene el huevo (vitelo). Esta reproducción se da en tiburones, rayas, algunas
serpientes y lagartos.
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>>Vivípara: el desarrollo embrionario se produce directamente en el interior de la
hembra, concretamente en la placenta alojada en el útero. El embrión depende del
aporte continuado de nutrientes y de la retirada de desechos, por parte de la madre,
a través del cordón umbilical. Los nuevos organismos salen al exterior mediante el
parto. Esta reproducción es propia de los mamíferos.
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Desarrollo embrionario común
Pez
Gallina
Vaca
Humano
En las primeras fases de su desarrollo los embriones de diferentes vertebrados son muy parecidos entre sí.
Desarrollo posembrionario
El desarrollo posembrionario es el crecimiento de los organismos desde que se
produce su nacimiento (por eclosión o parto) hasta que llegan al estado adulto, y
por tanto adquieren la madurez sexual.
En animales, el desarrollo posembrionario puede ser de dos formas distintas:
>>Directo: se produce cuando los descendientes nacen con un aspecto semejante al
estado adulto, por lo que simplemente completan el proceso de crecimiento con un
aumento de tamaño. Se da en algunos insectos, reptiles, aves y mamíferos.
>>Indirecto: se produce en aquellos organismos cuyos descendientes, llamados larvas,
nacen poco desarrollados debido a la falta de vitelo y deben terminar su proceso de
desarrollo fuera del huevo. El proceso de cambio entre la larva y el estado adulto se
denomina metamorfosis, y puede ser de dos tipos:
• Incompleta: es la más sencilla, ya que las larvas salen del huevo con aspecto pare-
cido a los adultos, pero sin alas ni estructuras reproductoras. Durante el proceso,
la larva se convierte en ninfa, que completa su desarrollo aumentando de tamaño
con sucesivas mudas. La ninfa no sufre inmovilidad en ningún momento del proceso. Algunos insectos que realizan la metamorfosis incompleta son los saltamontes, las cucarachas o las libélulas.
to al de los adultos y deben pasar por estados intermedios. En el caso de insectos,
a lo largo de su desarrollo la larva crea un capullo en el que se envuelve, transformándose en pupa. Esta permanece inmóvil y en su cuerpo se producen cambios
que la trasforman completamente. Tras esta fase aparece el adulto. La mayoría de
los insectos sufren este tipo de metamorfosis: escarabajos, moscas, abejas, mariposas u hormigas.
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• Completa: es la más compleja, ya que las larvas nacen con un aspecto muy distin-
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3. La reproducción en las plantas
3.1. Reproducción asexual en plantas
Las plantas no pueden desplazarse libremente por el medio donde habitan de la
misma manera que lo hacen los animales. Debido a su inmovilidad, las plantas encuentran dificultades para intercambiar material genético entre distintos organismos y sus
descendientes no pueden alejarse por sí mismos y establecerse en zonas distintas a las
de la planta original.
Los vegetales poseen múltiples mecanismos de reproducción asexual para poder
reproducirse sin necesidad de que haya colaboración de dos organismos y para
asegurar la dispersión de sus descendientes.
Los mecanismos de reproducción asexual en plantas son los siguientes:
>>Esporulación: algunas plantas como musgos y helechos son capaces de reproducirse
gracias a la formación de unas células, las esporas, en algunas zonas de su estructura.
Estas zonas se llaman esporangios y están situados generalmente en el envés de la
hoja. Cuando la espora cae en el medio adecuado germina y da lugar por sí sola a una
nueva planta. Estas plantas alternan el mecanismo de reproducción asexual con el
de reproducción sexual, de tal manera que los descendientes se producen por ambos
mecanismos.
>>Multiplicación vegetativa: se produce cuando la planta madre forma una estructura
pluricelular capaz de desarrollar una nueva planta idéntica a la original. Dependiendo
del tipo de brote o yemas que se originen, la reproducción vegetativa puede ser por:
• Estolones: tallos aéreos paralelos al suelo que, cada cierto espacio, enraízan y pro-
ducen nuevos tallos. Son propios del fresal y las cintas.
• Bulbos: son tallos subterráneos con hojas carnosas que lo envuelven. Tienen ye-
mas que pueden dar origen a una nueva planta. Son bulbos la cebolla y los tulipanes.
• Rizomas: tallos subterráneos de crecimiento horizontal capaces de producir raí-
ces y tallos que salen a la superficie. Se dan en el césped, los lirios o las plantas
de caña.
• Tubérculos: son tallos subterráneos con reservas alimenticias que forman yemas,
cada una de las cuales puede dar lugar a nuevas raíces y tallos. Se encuentran, por
ejemplo, en las patatas y las chufas.
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3.2. Reproducción sexual en plantas
Aunque muchas veces pasen inadvertidas, la inmensa mayoría de las plantas que
nos rodean tienen flores. La reproducción sexual se da en las plantas con flores. Este
tipo de plantas se reproduce mediante semillas, y dependiendo de si las semillas se
encuentran o no en el interior de un fruto, se pueden establecer dos grandes grupos:
gimnospermas y angiospermas.
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La reproducción sexual de plantas tiene lugar en los vegetales que poseen los órganos reproductores en las flores, donde se producen los gametos necesarios para
la formación de semillas.
Dentro de las flores se alojan tanto los órganos reproductores masculinos (estambres) como los femeninos (pistilos), donde se forman los gametos. Los gametos se
unen mediante la fecundación, y ello conlleva la formación de la semilla, a partir de
la cual se formará la nueva planta. En las plantas angiospermas estas semillas estarán
contenidas en el interior de los frutos.
Así pues, se puede decir que la reproducción sexual de las plantas con flores sigue
las siguientes fases:
>>Formación de gametos: es la fase inicial del proceso reproductivo. En las flores
tiene lugar la formación de los gametos masculinos (anterozoides) y femeninos
(óvulos).
>>Polinización: proceso mediante el cual los granos de polen son transportados desde
las anteras de los estambres hasta los estigmas de los pistilos.
>>Fecundación: unión de los gametos masculinos con los gametos femeninos en el
interior del ovario. La fecundación origina la formación del cigoto que dará lugar al
embrión.
>>Formación de semillas y frutos: el óvulo fecundado se transforma en semilla. Por su
parte el ovario se transforma en el fruto que ofrece protección a las semillas.
>>Dispersión y germinación de semillas: cuando está lo suficientemente maduro, el
fruto se separa de la planta y cae al suelo liberando las semillas. Esta dispersión posibilita que las semillas lleguen a nuevos terrenos donde germinar.
Estructura de la flor de las plantas angiospermas
Estambre
Antera
Estigma
Filamento
Estilo
Pétalos
Corola
Pistilo
Ovario
Óvulo
Cáliz
Pedúnculo
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Sépalo
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Formación de gametos
Los estambres producen los gametos masculinos en el interior de las anteras situadas al final de los filamentos. En su interior, cada grano de polen contiene dos gametos masculinos o anterozoides.
Por su parte, los gametos femeninos se originan en el interior del ovario situado al final del estilo. La entrada al ovario se produce a través del estigma, situado en la parte
superior del estilo. Estas estructuras constituyen el órgano reproductor femenino de
la flor llamado pistilo. La misma flor puede tener más de un pistilo en una estructura
conjunta denominada carpelo. En el interior de los ovarios se localizan los gametos
femeninos u ovocélulas.
Polinización y fecundación
Los granos de polen son transportados desde los estambres hasta el pistilo mediante
el mecanismo de polinización, que puede transcurrir de dos formas:
>>Polinización directa: el polen que llega al pistolo procede de la misma planta. En
este caso se dice que la planta es capaz de autofecundarse. Esto ocurre en muy pocas
especies de vegetales.
>>Polinización cruzada: el polen que llega al pistilo de una planta procede de los es-
tambres de otra. Se da en la mayoría de las plantas con flores. Según sea el vehículo
de transporte de los granos de polen se puede hablar de:
• Anemogamia: el agente de transporte es el viento.
• Zoogamia: cuando es transportado por animales.
Cuando un grano de polen llega hasta el pistilo de una flor se produce la fecundación,
que se inicia cuando el grano de polen toca el estigma. Si son compatibles, el grano de
polen germina y comienza a deformarse alargándose a través del estilo hacia el ovario.
Esta estructura se denomina tubo polínico y por él se desplazan los gametos masculinos, favoreciéndose el encuentro con las células femeninas que se encuentran en el
interior del ovario. La célula resultante de la unión de los gametos se denomina cigoto.
Polinización y fecundación
La fecundación del óvulo tiene lugar después de la germinación de los granos de polen.
Granos de polen
Antera
Estigma
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Estilo
Gametos
masculinos
Tubo polínico
Óvulo
Estambre
Ovario
Oosfera
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Formación de semillas y frutos
La semilla es la estructura mediante la cual las plantas realizan su propagación. La
semilla procede de la transformación del óvulo una vez que se ha producido la fecundación. Cada semilla contiene un embrión procedente del cigoto, del que puede
desarrollarse una nueva planta bajo condiciones apropiadas. Además, las semillas también contienen una fuente de alimento almacenado y una cubierta protectora que las
envuelve. Gracias a esta cubierta externa, las semillas son estructuras muy resistentes
capaces de soportar condiciones extremas hasta el momento de su germinación.
El embrión alojado dentro de la semilla está formado por varias estructuras:
>>Radícula: es la parte del embrión que emerge en primer lugar. Una vez fuera de
la semilla se transformará en una auténtica raíz, dando lugar a raíces secundarias y
pelos absorbentes.
>>Cotiledones: adquieren la función de las primeras hojas y son también las estructu-
ras que contienen la reserva alimenticia.
>>Epicótilo: situado por encima de los cotiledones. Se transformará en el tallo de la
nueva planta.
Las plantas se pueden dividir en monocotiledóneas o dicotiledóneas en función de
que presenten uno o dos cotiledones respectivamente. Entre las primeras se encuentran plantas de gran importancia como los cereales y algunas hortalizas. Las dicotiledóneas son un grupo más numeroso y comprenden a la mayoría de las angiospermas.
Una vez que se han formado las semillas, las plantas angiospermas las almacenan
en el interior de distintos frutos. En estas plantas la flor pierde el cáliz y la corola tras
la fecundación. El ovario se transforma aumentando de tamaño y se convierte en el
fruto, cuya función es la protección de las semillas. Los frutos de las distintas especies
pueden ser de dos tipos, secos y carnosos. En los frutos secos la semilla está rodeada
de una cáscara dura, y en los frutos carnosos la semilla se encuentra en el interior de
una masa jugosa conocida como pulpa. La misión de los frutos es proteger y dispersar
las semillas.
Por el contrario, las gimnospermas, que no poseen frutos, almacenan sus semillas,
conocidas como piñones, en el interior de estructuras leñosas llamadas piñas. Las
piñas leñosas se forman a partir de las flores para proteger a los piñones durante su
formación. Cuando se dan las circunstancias idóneas en el medio, las piñas se abren
para liberar los piñones. Por el contrario, si no se producen las condiciones necesarias,
las piñas pueden permanecer cerradas durante años protegiendo así a las semillas y
manteniendo su viabilidad para germinar.
La germinación es el proceso que sufre la semilla para reanudar el crecimiento
embrionario, después de la fase de reposo o latencia, cuando se dan las condiciones
favorables para ello. Estas condiciones son básicamente el aporte suficiente de agua y
oxígeno, y la temperatura apropiada. Al absorber agua la semilla se hincha, pudiendo llegar a rasgarse la envoltura externa. Con el oxígeno absorbido la semilla puede
producir la energía necesaria para iniciar el crecimiento a partir de las sustancias nutritivas almacenadas.
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Germinación de las semillas
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La radícula es el primer elemento que emerge de la envoltura protectora. La radícula da lugar a una raíz primaria que desarrolla pelos absorbentes; estos pelos fijan el
embrión al suelo al tiempo que absorben agua y nutrientes. Posteriormente emergen
los cotiledones, que salen a la luz, forman clorofila y llevan a cabo la fotosíntesis hasta
que se desarrollan las hojas verdaderas.
4. Ciclos vitales en animales y plantas
Llamamos ciclo vital o ciclo biológico al círculo imaginario que forma el conjunto
de etapas por las que atraviesa un organismo a lo largo de su vida, desde la fase de
cigoto hasta que se convierte en individuo adulto, capaz de tener descendencia.
4.1. Ciclos vitales en animales
El ciclo vital comienza en los animales con la fusión de los gametos mediante la
fecundación que origina un cigoto. A partir del cigoto se crea un embrión que por sucesivas divisiones, y a veces grandes transformaciones, da lugar tras su desarrollo a un
adulto con madurez sexual. Tanto los adultos masculinos como femeninos producen
gametos que reinician de nuevo el ciclo.
Esquema del ciclo vital de la mayoría de animales
Dentro de este esquema general de su ciclo de vida, las distintas especies de animales presentan algunas modificaciones como la alternancia de generaciones o la reproducción asexual.
Ciclo vital de los animales
Gameto
Fecundación
Cigoto
Gameto
Producción de
gametos
Embrión
Adulto
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Adulto
Alternancia de generaciones
Muchas especies de cnidarios presentan alternancia de generaciones, sexual y asexual. Estas especies, al reproducirse sexualmente originan un pólipo, que se reproduce asexualmente formando yemas y dando lugar a los nuevos individuos con forma de
medusa. Estas serán nuevamente de vida libre, y cuando alcancen la madurez sexual,
liberarán gametos y repetirán el ciclo reproductivo.
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4.2. Ciclos vitales en plantas
Al igual que en los animales, en los vegetales el ciclo vital también comienza con la
fusión de los gametos mediante la fecundación para dar un cigoto. A partir del cigoto
se desarrolla un individuo adulto (esporofito) capaz de producir células reproductoras (esporas) de ambos sexos. Dichas esporas generan individuos adultos (gametofitos) de distintos sexos, los cuales producen gametos que permiten comenzar de
nuevo el ciclo.
Dentro de este esquema general de su ciclo de vida, las distintas especies de vegetales presentan algunas modificaciones.
Esquema del ciclo vital de vegetales
Ciclo vital de los vegetales
Gameto
Fecundación
Cigoto
Embrión
Gameto
Adulto
(esporofito)
Producción de
gametos
Producción de
esporas
Adulto
(gametofito)
Espora
Adulto
(gametofito)
Espora
Alternancia de generaciones
Ciclo de vida de un musgo
Las células sexuales masculinas se desplazan por el agua hasta las femeninas.
Órganos sexuales masculinos
y femeninos se desarrollan sobre la planta.
El desarrollo del cigoto da lugar al esporofito,
que crece sobre el gametofito.
Fecundación
(cigoto)
Gametofito
Gametofito
Miles de esporas son liberadas de la cápsula del
esporofito.
A partir de la espora germinada,
crece el protonema, una planta
con forma de hebras.
Los musgos presentan una alternancia de generaciones en la que predomina el gametofito sobre el esporofito.
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Los musgos presentan alternancia de
generaciones sexual
y asexual. Carecen
de flores, frutos y semillas. Su ciclo vital
incluye el esporofito
(productor de esporas) para la etapa asexual y un gametofito
(produce gametos)
para la fase de reproducción sexual.
Esporofito